C4光合成のATPコストを補償する副次的電子伝達経路の制御機構の解明

阐明补偿 C4 光合作用 ATP 成本的二次电子传递途径的控制机制

• 批准号: 22KJ2027
• 负责人: 石川 規子
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2027/
• 关键词: 光合成; C4植物; 光合成電子伝達系副次経路; NADHデヒドロゲナーゼ様複合体; ATP

2022年度は、C4植物フラベリアのNDH抑制株を材料に、弱光条件で栽培した際の表現型の確認及び観察される表現型とATP生成能との相関性の検証、NDH抑制株におけるATP生成能の低下を検証するための形質転換植物の作成を実施した。研究開始後まず、先行研究で報告された、フラベリアのNDH抑制株を弱光条件で栽培した場合の表現型、すなわち光合成能力の低下や生育遅延について再現性を確認した。その結果、葉のタンパク質量やクロロフィル含量の低下、生育の遅延を確認することができた。そこで、NDH抑制株においてATP生成能の低下が見られるか、葉抽出液中のATPの蓄積量を測定した。しかしながら、野生株とNDH抑制株の間で差を認めることは出来なかった。最新のシロイヌナズナを用いた先行研究において、光照射下で光合成電子伝達に由来する葉緑体のATP濃度は、ミトコンドリアの電子伝達に由来する細胞質のATP濃度の４分の１以下であることが報告されている。従って、葉全体からの抽出物を用いた測定では、NDHを介した光合成循環的電子伝達に由来する葉緑体内のATP濃度差を検出するのは困難と考えられた。そこで、生きた細胞内で葉緑体局所的なATP濃度を検出する方法へと計画を変更した。具体的には、細胞内のATPと結合することでFRETシグナルを生じることによりATP濃度を検出することのできるATPセンサータンパク質を、フラベリアの野生株及びNDH抑制株の葉緑体で過剰発現させ、光照射後のFRETシグナルを共焦点顕微鏡で観察を行う。2022年度中はATPセンサータンパク質の遺伝子発現ベクターを完成させ、アグロバクテリウム法によるフラベリアへの導入をおこなった。

2022 annual は, C4 plants フ ラ ベ リ ア の NDH inhibit plant に を materials, weak light conditions で cultural し た interstate の phenotype の confirmation and び 観 examine さ れ る phenotype と can generate ATP と の phase masato sex の 検 certificate, NDH inhibit plant に お け る ATP can generate low の を 検 card す る た め の form quality planning in plant の made を be applied し た. After the study began ま で ず, leading research report さ れ た, フ ラ ベ リ ア の NDH inhibit plant を weak light conditions で cultivation し た の phenotype, す な わ ち lower photosynthetic capacity の や fertility 遅 delay に つ い て reproducibility を confirm し た. そ の results, leaf の タ ン パ ク quality や ク ロ ロ フ ィ の ル content is low, birth の 遅 delay を confirm す る こ と が で き た. Youdaoplaceholder0 られる で で, the ATP production energy of the NDH inhibitory strain にお <s:1> て て is <s:1> low が as seen in られる られる が, the <s:1> ATP accumulation in leaf extract を is determined as た. The で difference を between <s:1> ながら, wild strains と and inhibited NDH strains を recognizes める と と な な な った. Latest の シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ を with い た leading research に お い て, illumination, synthetic electronic 伝 で light に origin す る chloroplast の ATP concentration は, ミ ト コ ン ド リ ア の electronic 伝 da に origin す る cytoplasm の の ATP concentration below 4 points の 1 で あ る こ と が report さ れ て い る. 従 っ て, leaf all か ら の extract を with い た determination で は, NDH を interface し た photosynthetic cycle of electronic 伝 に origin す の る chloroplast ATP concentration difference を 検 out す る の は difficult と exam え ら れ た. そ こ で, raw き た で chloroplasts bureau な ATP concentration in the cell を 検 out す る method へ と project を - more し た. Specific に は, の と ATP in the cell combined with す る こ と で FRET シ グ ナ ル を raw じ る こ と に よ り ATP concentration を 検 out す る こ と の で き る ATP セ ン サ ー タ ン パ ク を, フ ラ ベ リ ア の wild strains and び NDH inhibit plant の chloroplast で through turning 発 now さ せ, light after の FRET シ グ ナ ル を total focus 顕 micromirror で 観 was found Youdaoplaceholder0 lines う. 2022 annual は ATP セ ン サ ー タ ン パ ク qualitative の heritage 伝 son 発 now ベ ク タ ー を complete さ せ, ア グ ロ バ ク テ リ ウ ム method に よ る フ ラ ベ リ ア へ の import を お こ な っ た.